Zwei Stoßdämpfer in Großaufnahme

Die Zimmer Group bietet ein umfangreiches Portfolio an Industriestoßdämpfern, Strukturstoßdämpfern sowie kundenspezifischen Lösungen an. (Bild: Zimmer Group)

Heutzutage erfüllen Maschinen zunehmend komplexere Aufgaben. Somit steigen bei Maschinen neben der Anzahl der bewegten Teile auch deren Geschwindigkeiten und damit deren kinetische Energien. Doch um Kollisionen, hohe Aufprallkräfte und starke Vibrationen zu vermeiden, welche zu Schäden und dadurch zur Senkung der Lebensdauer führen würden, muss überschüssige Energie dem System wieder entzogen werden.

Dies hat aber auch zur Folge, dass spezielle Bauteile benötigt werden, um gezielt an den Stellen und in den Situationen kinetische Energie zu entziehen, wo diese zu Schäden führen würde. Durch die Integration von Stoßdämpfern kann ein sicherer Betrieb durch Senkung der Belastung bei gleichzeitiger Steigerung der Auslastung einer Maschine erreicht werden. Mithilfe der Stoßdämpfer lassen sich Dynamiken und Geschwindigkeiten kontrollieren.

Den perfekten Dämpfer konfigurieren

Es gibt einige Wege, den passenden Industrie-Stoßdämpfer für die eigene Anwendung zu finden. Die einfachste und schnellste Möglichkeit ist, einen Online-Produktfinder, wie er beispielsweise von der Zimmer Group angeboten wird, zu wählen.

Eine Online Auslegungssoftware erleichtert eine Berechnung und Auswahl von geeigneten Stoßdämpfern enorm und auf einen Online-Produktfinder kann der Nutzer auch ohne Softwareinstallation über PC, Laptop, Smartphone oder Tablet zugreifen.

Solch ein bequemes Tool führt schnell zu fundierten Auswahlentscheidungen und vereint dabei die Funktionen Berechnung, Auswahlhilfe sowie Konfigurator in sich. Mit der Software kann der Nutzer alle erforderlichen Berechnungen durchführen und auf der Basis dieser Daten eine Auswahl aus dem Lieferprogramm treffen sowie das ausgewählte Produkt eventuell mit weiterem Zubehör ergänzen.

Das Unternehmen: Zimmer Group

Die Zimmer Group wurde 1980 durch die Brüder Martin und Günther Zimmer in Rheinau gegründet. Das Unternehmen, das mittlerweile weltweit mehr als 1.200 Mitarbeiter beschäftigt und einen Jahresumsatz von rund 165 Millionen Euro verzeichnen kann, hat seine über Jahrzehnte gewachsenen Kompetenzen in sechs schlagkräftige Technologiebereiche aufgegliedert:

  • Handhabungstechnik,
  • Dämpfungstechnik (industrielle Dämpfung sowie Soft Close für Möbel),
  • Lineartechnik,
  • Verfahrenstechnik,
  • Maschinentechnik und
  • Systemtechnik.

In diesen Technologiebereichen entstehen Produkte mit technologischem Führungsanspruch, die weltweit unter den etablierten Markennamen der Zimmer Group vertrieben werden.

Translation oder Rotation

Grafik zu den Auswirkungen eines Aufpralls einer horizontal bewegten Masse
Lastfall L6: Horizontal bewegte Masse mit formschlüssiger Antriebskraft. (Bild: Zimmer Group)

Zu Beginn kann der Nutzer zwischen diversen Lastfällen den für ihn passenden Fall auswählen. Dabei wird grundsätzlich zwischen translatorischen und rotatorischen Bewegungen beim Lastfall unterschieden.

Danach gilt es auszuwählen, welche Translation die eigene Dämpfungs-Anwendung hat, beispielsweise ob es eine frei fallende Masse hat (L1) oder eine abwärts bewegte Masse mit Antriebskraft besitzt (L2) oder aber eine fallende Masse auf einer schiefen Ebene (L8). Insgesamt stehen elf verschiedene Lastfälle zur Auswahl. Falls sich die Bewegung im Lastfall jedoch als rotatorisch darstellt, gilt es, im Produktfinder unter korrespondierenden Lastfällen zu wählen.

Darunter fallen Szenarien wie beispielsweise eine frei schwingende Masse bei horizontalem Aufprall (R1a), eine abwärts bewegte Masse mit entgegenwirkendem Antriebsmoment bei horizontalem Aufprall (R2a) oder aber auch den Fall bei einer horizontal schwenkenden Masse ohne Antriebsmoment (R5).

Eine bildhafte Darstellung mit den notwendigen Parametern erleichtert die Nutzung der oben erwähnten insgesamt elf (bei Translation) beziehungsweise sieben (bei Rotation) Dämpfungsszenarien.

Berechnung bei translatorischem Szenario

Bei dem gängigen Anwendungsfall eines Pneumatikzylinders mit notwendiger Dämpfung der Endlage wird dem Kunden die Berechnung über den Lastfall L6 erleichtert. So müssen lediglich die bewegte, zu dämpfende Masse sowie die Geschwindigkeit und die Antriebskraft des Zylinders eingegeben werden, und man erhält die passenden Dämpfer in einer Ergebnistabelle.

Im letzten Schritt geht es um die Eingabe der Betriebsart des Stoßdämpfers. Hierbei gilt es, Folgendes zu wissen: Für Stoßdämpfer gibt es zwei unterschiedliche Betriebsarten. Der Dauerbetrieb stellt eine regelmäßige Belastung des Stoßdämpfers mit einer bestimmten Zyklenzahl pro Zeiteinheit dar.

Hierdurch kommt es zur Erwärmung des Stoßdämpfers, wobei sich eine bestimmte Betriebstemperatur einstellt aus dem thermischen Gleichgewicht zwischen Wärmeaufnahme durch die Dämpfung und die Wärmeabgabe an die Umgebung.

Beim Notstoppbetrieb kommt der Stoßdämpfer nur in Ausnahmesituationen beziehungsweise Notfällen zum Einsatz, zum Beispiel beim Versagen der Steuerung der Maschine. Hierbei gibt es keine Zyklenzahl pro Zeiteinheit, sondern die Belastung tritt im Bestfall gar nicht auf oder kommt in unregelmäßigen beziehungsweise unvorhersehbaren Zeitabständen vor.

Einige Stoßdämpfer sind so konzipiert, dass sie im Notstoppbetrieb eine noch höhere Energie pro Hub als im Dauerbetrieb aufnehmen können.

Falls gleichzeitig mehrere Dämpfer verwendet werden, können diese zusätzlich für eine Parallel- oder Reihenschaltung berechnet werden. So wird die Energieaufnahme gleichmäßig auf die Dämpfer verteilt und die Auslastung je Dämpfer berechnet.

Checkliste für den Einkauf von Industriestoßdämpfern

  • Mögliche / Gewünschte Dämpfung: viskoelastisch? z. B. Strukturdämpfer (BasicStop) hydraulisch? 100 % Dämpfung z. B. Industriestoßdämpfer
  • Einbaubedingungen: z.B. wie groß ist der max. Bauraum? Umgebungsbedingungen: z. B. welche Umgebungstemperatur herrscht vor Ort? Welcher Druck ist vorhanden? Ist die Arbeitsumgebung schmutzig? Existiert ein Festanschlag?
  • Betriebsbedingungen: Sollen beispielsweise mehrere Stoßdämpfer parallel arbeiten? Welche Betriebsart herrscht vor (zum Beispiel Dauerbetrieb – Anzahl der Hübe, Zyklenzahl, Taktung)? Welche Bewegungsart liegt vor (translatorisc / rotatorisch)? Wie groß sind Antriebskraft, Antriebsmoment und Aufprallwinkel etc.? Wie hoch ist die entsprechende Geschwindigkeit? Wie groß ist die Masse beziehungsweise das Massenträgheitsmoment?
  • Zubehör: Wird weiteres Zubehör für den Dämpfer benötigt (z. B. Bolzenvorlagerungen aufgrund schrägem Aufprallwinkel etc.)?
  • Einstellbarkeit: Soll der Dämpfer einstellbar sein?
  • Zulassung: Welche Zulassungen werden für den Dämpfer benötigt (z.B. RoHS, LABS, EG, CE, Reinraum)?

Beim Auswählen des passenden Stoßdämpfers helfen vor allem Online-Produktfinder: wie beispielsweise von der Zimmer Group: www.zimmer-group.com/de/pdti

 

Berechnung bei rotatorischem Szenario

Grafik zu den Auswirkungen eines horizontalen Aufpralls einer frei Schwingenden Masse
Lastfall R1a: Frei schwingende Masse bei horizontalem Aufprall. (Bild: Zimmer Group)

Ähnlich wie bei einer translatorischen Bewegung wird bei einer Rotation vorgegangen. In unserem Beispiel „frei schwingende Masse bei horizontalem Aufprall“ werden neben Masse, Geschwindigkeit und Höhe noch weitere Parameter wie der Abstand des Stoßdämpfers zum Drehmittelpunkt R und Abstand des Massenschwerpunktes zum Drehmittelpunkt L abgefragt.

Nach der Eingabe der abgefragten Werte gelangt der Nutzer dann zu einem verlässlichen Ergebnis. Aus den eingegebenen Werten berechnet die Software – automatisch und individuell für jeden Dämpfer – Werte wie etwa die Energieaufnahme pro Hub und pro Stunde, Aufprallgeschwindigkeit sowie die jeweilige Auslastung, die der Stoßdämpfer abfangen soll.

Die verfügbaren Elemente, die diesen Vorgaben entsprechen, werden in einer Tabelle angezeigt, die nach Auslastung pro Hub oder pro Stunde sowie sämtlichen technischen Daten sortiert werden kann. Gegenüber bestehenden Lösungen weist diese Tabelle sowohl Industriestoßdämpfer als auch Strukturdämpfer aus, die zusätzlich gefiltert werden können. In der Tabelle wird für jeden Dämpfer die Energieaufnahme individuell berechnet und seine Auslastung angezeigt.

So lässt sich beurteilen, ob ein Stoßdämpfer in der Nähe seiner Leistungsgrenze betrieben wird und vielleicht die nächstgrößere Dimension gewählt werden sollte oder aus wirtschaftlicher Sicht eine kleinere Variante die geeignetere Wahl wäre.

Individuell gestalteter Dämpfer über Filter

Durch die zunehmende Variantenvielfalt können Dämpfer exakt auf die Umgebungsbedingungen angepasst werden, was über einen Filter im Produktfinder ermöglicht wird. So kann je nach Leistungsfähigkeit zwischen verschiedenen Serien gewählt werden.

Durch die Wahl zwischen Normal- oder Langhubversion kann die passende Stützkraft in Abhängigkeit des Platzbedarfs gewählt werden. Für den optimalen Schutz kann zusätzlich ein Abstreifer gegen Flüssigkeiten oder Öle eingesetzt werden. Ein Filzring bietet wiederum einen bewährten Schutz gegen Staub und Späne, beispielsweise in der Holzindustrie.

Ein vollständiger Schutz bietet ein Faltenbalg mit kompletter Abdichtung, wodurch sowohl ein Einsatz unter widrigsten Bedingungen, zum Beispiel in der Schleifmaschine unter abrasivem Schleifstaub, wie auch beim Einsatz im Reinraum ermöglicht wird.

Zuletzt wird noch der mögliche Aufprallkopf aus Stahl zur Reduktion der Flächenpressung oder mit Kunststoff-Einsatz für eine zusätzliche Lärmreduzierung gewählt.

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Industrie-Stoßdämpfer Adjustable Energy im Detail
Industrie-Stoßdämpfer Adjustable Energy im Detail. (Bild: Zimmer Group)

1. Gehäuse aus Edelstahl

2. Dämpfungskolben mit Wendelnut

3. Kolbenstange (Edelstahl)

4. Rückschlagventil

5. Rückstellfeder

6. Volumenausgleich

7. Festanschlag

8. Ölreservespeicher

9. Druckhülse

10. Einstellschraube

11. Hochdruckraum

12. Niederdruckraum

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